汽车空调压缩机壳体压铸工艺设计

昵称37317132 2017-01-04

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【摘要】本文针对汽车空调压缩机壳体的特点及要求，结合实例阐述其压铸生产工艺的设计思路。

【关键词】空调压缩机壳体压铸工艺

Die-casting process design of automotive air-conditioning compressor shell

Luoyang high-tech XinHua welfare processing Co., LTD 471031

Yan Shuqiang Cui Aijun

Abstract：In this paper, it lays emphasis on the design ideas of die-casting process with example and in the light of the automotive air-conditioning compressor shell's characteristics and requirements.

Key Words: air-conditioning compressor shell die-casting process

质量管理中的五大要素为：人、机、料、法、环；其中的“料”是生产出合格产品的基础，压铸生产中的材料包含了压铸用的主材（合金锭）及一些压铸辅材；原材料的质量状况决定了压铸件的质量，没有合格的原材料是不可能生产出合格的产品；下面以铝合金压铸为例就如何做好主、辅材的管理工作，作简要的陈述。

序言

汽车空调压缩机壳体作为压缩机的主要部件,要求铸件具有耐高温、耐腐蚀及耐高压等特点，因此对压铸生产工艺的要求也是非常严格。本文结合实例介绍其压铸生产工艺的设计与改善。

模具设计和压铸机选取

2.1 分型面和浇排系统位置确定

这是一种最新型的汽车涡旋式空调压缩机壳体，该铸件的三D模型如图1所示，由产品图中可已看出，此件属于薄壁桶状铸件，平均壁厚约2.5mm左右，从整个产品结构来看，该铸件属于细长型的产品，为使铸件成型良好，可以考虑在圆形的铸件端面上采用环形浇注系较为合适。如图2所示：

主浇道为环形浇道，浇注系统分为三个内浇口导入，每个内浇口的长度和宽度先由零件体积和材质大概算出，进行模流分析后在作出适当的调整；共设置有5个集渣包，集渣包的位置处于填充的末端。浇注系统和集渣包的位置如图2所示：

2.2 模具镶块的设计

模具镶块包括定模方芯、动模方芯、滑块等四部分组成，其三维爆炸图如图4所示：

由于铸件壁厚较薄、产品型腔较深，为减小后续的铸件顶出的力量，我们决定以图4所示的方式进行铸件分模，产品的外形由动定模芯来成型，而将抱紧力最大的型芯部分放在滑块上；这样，在开模时，首先由滑块抽芯机构来完成铸件型芯的脱模过程，动定模打开后，铸件在动模芯上基本没有多大的抱紧力，有动模上所设的四根顶杆可轻松的将铸件顶出的。

2.3 压铸机选型

2.3.1铸件原始数据：

外廓尺寸（长×宽×高） 160×95×131 mm

铸件净重1.10Kg 需要抽芯的个数2

平均壁厚2.5 mm 最大壁厚10 mm 最小壁厚 1.8 mm

2.3.2测算选型：

2.3.2.1估算各项投影面积

铸件：21450mm2 排溢系统：3003 mm2 浇口系统：3861 mm2

料饼（按冲头直径Φ70mm计算）3848 mm2

合计32162 mm2

2.3.2.2测算锁模力

初步选用压射比压（增压后）80MPa

计算胀型力（投影面积×增压压射比压）32162×80=2737KN

核算胀型力（计算胀型力÷安全系数，安全系数平均取0.85）2737÷0.85=3220KN

根据计算可知，采用400吨的压铸机即可满足使用要求，但为该铸件尺寸要求及产品其他方面质量较高，避免产品件发生变形，为保证设计模具的强度，适当加大了模具的外形尺寸，原计划的400吨设备已不能满足使用要求，最终更改为DCC630压铸机进行生产。

2.3.4 P-Q2图的设计

压铸工艺参数的调整

3.1 工艺参数调整的原则

在设定工艺参数时，只要能使铸件合格，达到图纸的技术要求，铝液温度、各级压射速度、各级压力等参数越低越好以保护模具和机器。一般根据经验结合P-Q2图以及模拟分析的情况来进行参数设定。

3.2主要工艺参数调整

根据以往的生产经验，与铸件铸件质量有密切关系且可调整参数主要有下列七项：

1、金属液的浇注温度

调整思路：浇注温度过高，收缩大，使铸件容易产生裂纹、晶粒粒大、还易造成粘型；浇注温度过低，易产生冷隔、表面花纹和浇不足等缺陷。因此浇注温度应与压力、铸型温度、填充速度、生产频率同时考虑。根据以往经验赞设浇注温度650±20℃。

2、模具温度

调整思路：模具的温度是压铸工艺中一个重要的因素，它对提高生产效率和获得优质铸件有着重要的作用。不正确的模温对铸件尺寸、亮度、收缩、流纹及欠铸等影响很大。把握生产节奏、浇入温度和喷涂时间，维持稳定的模具温度，对生产尤为重要。采用瓦斯喷枪中火预热等方式对模具进行预热，预热温度控制在150-200℃即可。

3、慢压射速度

调整思路：慢压射速度，是指冲头起始动作直至冲头将室内的金属送入内浇口之前的运动速度；该阶段速度应尽量低，一般为0.3米/秒，原则是既不过多地降低合金液温度又有利于排除压室中的气体。理论计算公式一般是：

d——冲头直径；K——压室充满度

4、快压射速度及压射比压

调整思路：压射比压的选择，应根据不同合金和铸件结构特性确定。对充填速度的选择，一般对于厚壁或内部质量要求较高的铸件，应选择较低的充填速度和高的增压压力；对于薄壁或表面质量要求高的铸件以及复杂的铸件，应选择较高的比压和高的充填速度。根据P-Q2图及模拟分析的设定，预设快压射速度2.5m/s。

5、快压起始点位置

调整思路：快压转换位置为压射慢速到压射快速的转换点，也称二快启动位置。二快启动位置的早晚，主要影响铸型内排出气体的多少及铸件表面质量。如启动过早，极容易在快压射时，内浇口喷射的金属液卷气，而造成铸件内部含气量的过高，或者表面因涂料残留而发黑，影响后期表面涂装质量；如启动过晚，金属液充型温度过低，铸件表面轻者冷隔，重者熔接痕过深，导致铸件报废。

根据产品件的原始资料，经计算可知：该铸件的快压射行程约120mm，我们一般依据计算得到的压射行程，从压射结束点开始计算，反推得到。

★值得注意的是：压射结束点的位置，还和余料多少有关。余料过多，压力传递损失较大，极大降低的增压的效果；余料过少，铸件凝固时，补缩余量不足，同样影响铸件质量。我们控制的余料厚度大致为冲头直径的1/3左右，一般是15-25mm。

6、增压触发压力及增压比压

调整思路：现在普遍使用的压铸造机器均采用压力触发方式启动增压。因此，在实际生产中选择合适的触发压力是非常重要的。如启动过早，增压与快压基本同时启动，不仅不能保证铸件质量，而且对模具也非常不利；启动太晚，内浇口已经凝固，压力无法传递到铸型内部，失去增压意义。根据以往的设计经验，暂时选定增压触发压力50Mpa。

增压的目的就是要使铸件在压力场下凝固，以保证其内部质量。增压压力太大，造成腔内比压增大，如机器锁模力不足时，极易跑铝，浪费材料不说，还可能伤害工作人员，同时也对模具不利；增压压力太小，受铸件复杂程度及模具散热能力的影响，压力传递损失过大时，很难保证铸件尾部质量。

7、保压和冷却时间

调整思路：保压时间是指快压结束后，在增压压力作用下金属液进行凝固、补缩，以获得基体致密的组织的时间。保压时间与合金的结晶温度和铸件壁厚有关。

冷却时间：冷却时间指保压结束到开模顶出铸件这段时间。过长的冷却时间，会使凝固收缩形成的抱紧力会加大，导致抽芯、顶出困难，铸件顶出时产生裂纹；但冷却时间过短，铸件的机械强度不够，易顶出时变形、拉裂、表面起泡。冷却时间的选择应根据铸件壁厚、大小、形状、模温等因素来确定；一般情况下，压铸生产出的铸件是否变形作为判定依据。

结合上述原则，本次生产所调整的工艺参数见附表一所示。七组参数会相互发生作用，相互影响。在生产过程中，调整参数时一般每次只调整一个参数，以便区分单一参数变化对铸件品质的影响，并且调整参数必须遵循从小到大的原则，直到调整好参数生产出令人满意的铸件。